Токарный станок представляет собой устройство, которое предназначено для воздействия на заготовки из дерева, металла или другого материала путем резания. Такие конструкции применяются для точения поверхностей разной формы, обработки торцов, сверления. Несмотря на широкое распространение таких конструкций, далеко не каждому известно, кто конкретно изобрел токарный станок. Упоминания об этом устройстве появились еще во времена Древнего Египта.
Упоминания в истории
Кто конкретно создал токарный станок, доподлинно неизвестно. При этом история его появления начинается еще в 650 году до нашей эры. Документальным подтверждением этого считается гравюра, которая была найдена археологами. На ней представлены люди, которые следят за работой мастера.
Заготовка крепилась между 2 элементами и запускалась при помощи рычага. При этом усилие, которое прилагалось для резания, было достаточно слабым, а точность – недостаточно высокой. Такой станок использовался для обработки костей, древесины, металлов.
Изготовить при помощи такой конструкции даже самое простое устройство было сложно. К тому же половина времени тратилась на вращение конструкции в обратном направлении. Но в сравнении с ручными методами устройство отличалось повышенной продуктивностью и позволяло создавать круглые поверхности.
Изображения станков присутствовали на древнеегипетских фресках. На них изображался лучковый привод. При этом тетиву оборачивали вокруг детали, зажатой в центральной части, и натягивали на лук. Раб перемещал устройство в разные стороны путем вращения деревянной заготовки. При этом мастер сидел на полу и придавал инструменту нужное направление. Спустя некоторое время станки стала дополнять линейка с делениями, на которую опирался резец. Благодаря этому удавалось изготавливать сравнительно одинаковые детали.
Впоследствии были созданы станки, которые оснащались ножным приводом. Они функционировали, подобно лучковым, но обходились без применения рабской силы. В основе работы таких конструкций лежала упругость древесных веток.
При этом веревка одним концом обматывалась вокруг элемента и свисала петлей вниз, а вторым – крепилась к ветке. Мастер помещал ногу в петлю и опускал ее вниз. Элемент выполнял несколько оборотов в одном направлении. После чего веревку отпускали, ветка распрямлялась и крутила конструкцию в другую сторону.
На изображении 1400 года деревянный станок стоял внутри помещения и оснащался подвижными бабками, которые позволяли работать с заготовками разных размеров. В 1518 году был сделан станок Максимилиана. Он оснащался центрами из металла и подвижным люнетом. Эти элементы передвигались по направляющим. Все элементы корпуса покрывали рисунки, которые напоминали башни и замки. Ручки изготавливались в виде воинов.
Первые конструкции с постоянным вращением в одном направлении описываются в 1615 году. Сведения о них присутствуют в Книге Соломона. В этом случае человек крутил ручку большого колеса, которая соединялась при помощи ременной передачи. Такие приспособления позволяли проводить обработку не только поверхности, но и торцов деталей. К тому же они давали возможность делать расточку.
Кому принадлежит разработка
Многие люди интересуются, когда появились такие станки. До настоящего времени дошли чертежи подобных устройств, придуманные Леонардо да Винчи. Однако ни одно приспособление по ним не было создано на практике.
В 1570 году Карл IV дал Жаку Бессону поручение изготовить токарный станок, который позволял нарезать резьбу. Он поставил третью бабку, которая удерживала резец и отводила его посредством обратного вращения.
Весомый вклад в изготовление токарного станка внесли такие исследователи:
- Механики из Тулы Павел Захава и Алексей Супонини – сделали конструкцию суппорта более совершенной.
- Механик Андрей Нартов – предложил механизацию нарезки резьбы.
- Английский ученый Рамедон – придумал 2 разновидности станков, нарезавшие резьбу.
- Французский исследователь Вокансон – придумал прототип универсального станка, который обладал мощной станиной и металлическими узлами.
- Французский ученый Сено – придумал устройства для нарезки винтов.
- Модсли – изготовил универсальный станок, который впоследствии превратился в базовую модель.
- Клемент – поставил впереди станины ходовой винт и провел его через фартук.
- Слоан и Випиль – придумал автоматы для деревообработки.
- Виворт – придумал автоматическую поперечную подачу.
- Американский исследователь Фитч – считается автором револьверного станка.
- Спенсер – считается автором универсального автомата.
Генри Модсли внес изменения в конструкцию суппорта, сумел сделать нарезку резьбы автоматической и унифицировал определенные детали. Ученый придумал ключевые типоразмеры и стандарты резьбы. Вслед за Модсли стандартизированные детали начали изготавливать и американские исследователи. Это дало возможность наладить запуск конвейеров и существенно увеличить продуктивность труда, уменьшив потребности в рабочей силе.
Принцип работы первых моделей
Изначально изделия, которые точно можно причислить к категории токарных станков, представляли собой конструкции, оснащенные приводом канатно-ручного типа. В эту же группу входит станок, который описывался Шерюбеном. Это произошло в 1671 году.
Устройство, изготовленное в семнадцатом веке, оснащалось ножным приводом и коленвалом. За счет этого вращение осуществлялось в одном направлении. Благодаря ступенчато-шкивному приводу удавалось менять частоту вращения. Создание водяного колена позволило перевести станки на механический привод.
Как ими управлять
В 1712 году было внедрено изобретение Нартова. Оно представляло собой самоходный суппорт, где удалось решить проблему фиксации и передвижения приспособления. За счет этого удавалось включить вращение детали и контролировать переброс ремня на шкив необходимого диаметра. Продольное движение суппорта производилось от винта, связанного с приводом. На шаг подачи влиял копировальный палец. С его помощью удавалось наладить шаг и подачу суппорта.
Впоследствии Вокансон предложил новую конструкцию. В ней суппорт механическим путем получал поперечную передачу. При этом управление осуществлялось вручную. В 1800 году такие устройства стали оснащать всеми узлами современных конструкций и блоками управления. Передача крутящего момента производилась от привода посредством ременной передачи.
С помощью зубчатых зацеплений удавалось добиться четкой взаимосвязи поперечных и продольных передач и темпов вращения. Суппорт оснастили рукоятками, которые позволяли переключаться между различными режимами резания.
Добавление металлических деталей
Первые элементы токарного станка из металла использовались на оборудовании Максимилиана, созданном в 1518 году. Они представляли собой крутящиеся центры, которые использовались для крепления заготовки.
В 1712 году Нартов изобрел станок, который предназначался для изготовления резьбы. В нем передача крутящегося момента осуществлялась посредством винтового вала. Также для этого применялись зубчатые шестеренки. Все элементы были изготовлены из металла.
Станок, который был сделан весь из металла, сконструировал Вокансон. Это случилось в 1751 году. Ученый воспринимал свою разработку как инструмент. Он исключил весь декор и сохранил только элементы, которые обладали нужной функциональностью. Станок отличался максимально простым внешним видом. Он оснащался массивной чугунной станиной и был способен переносить серьезные нагрузки при воздействии на металл.
В тот же период станины оснастили направляющими, которые предназначались для задней бабки и суппорта. Конструкции начали делать из чугуна и стали. При этом в них присутствовали все элементы сегодняшних токарных устройств.
Прообразы датчиков положения
В качестве первых датчиков положения применялись копировальные пальцы, которые перемещались по винту. При этом они давали возможность двигаться продольным и поперечным способом. Передвижение задней бабки позволяло ставить элементы разного размера и проводить обработку широких заготовок с торца. При движении задней бабки и суппорта по направляющим были созданы линейки со шкалой, которая помогала определить расположение резца.
Приводные станки
За время своего существования конструкция привода развивалась поэтапно. Так, существовали следующие варианты конструкций:
- ручной и ножной, который имел возвратное вращение;
- паровой привод;
- запуск посредством водяного колеса;
- ручное кручение в определенном направлении;
- электрический двигатель.
В 1837-1842 годах ученый Дэвидсон изготавливал электроприводы, включая изделия для токарных станков. В 1891 году был придуман асинхронный трехфазный двигатель. Его автором считается Доливо-Добровольский. Но такое приспособление стали использовать для токарных станков намного позже – начиная 1917 года.
Сколько весили такие устройства
Первые станки использовались для обработки деталей диаметром до 200 миллиметров и длиной до 1200. Масса деревянных приспособлений была от 50 до 100 килограммов. Самые простые настольные конструкции имеют вес 70-120 килограммов. Они позволяют проводить обработку металлических заготовок массой 12-35 килограммов. Масса более серьезного оборудования, которое применяется в промышленности, достигает 1,2 тонны.
Особенности ранних моделей
Изначально изделия обладали общим приводом. При этом передача вращения осуществлялась посредством ременных передач. Точно установить число оборотов заготовки не представлялось возможным. Продольное и поперечное передвижение суппорта зависело от количества оборотов вала. Этот процесс осуществлялся под влиянием перемещения шестеренок в коробке подач. Впоследствии конструкция совершенствовалась, что привело к появлению токарно-винторезных и других разновидностей устройств.
Токарный станок отличается многовековой историей. Прототипы таких устройств начали появляться еще в глубокой древности, но за время своего существования конструкции претерпели много изменений.
Похожие записи:
Что изобрел Генри Модсли и в каком году появился токарный станок, история
В каком году появился первый в мире пароход и кто его изобрел – история создания
Кто изобрел первый в мире танк, и в каком году его придумали – история создания
Кто и в каком году изобрел печатный станок – история появления книгопечатания
Кто и в каком году изобрел первый акваланг – имя ученого и история создания
В каком году появился первый компьютер и кто его изобрел – история создания
Кто изобрел первый в мире парашют и когда его придумали – история создания
Когда появился первый в мире робот и кто его изобрел – история создания